專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于arm的便攜式多用途測(cè)試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電壓、電流、電阻測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于ARM的便攜式多用途測(cè)試儀。
背景技術(shù)：
電壓、電流、電阻的測(cè)量技術(shù)最常見(jiàn)的就是多用表，即萬(wàn)用表，因其價(jià)格便宜，便于攜帶，被廣泛用在科研、生產(chǎn)、維修、檢測(cè)等場(chǎng)合。萬(wàn)用表的設(shè)計(jì)原理是將電壓、電流、電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成合適的電壓信號(hào)，送入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，并做液晶顯示，測(cè)試參數(shù)的變換和檔位通過(guò)旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)切換，高檔一點(diǎn)的萬(wàn)用表，具備了量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能，只需要切換測(cè)試對(duì)象。萬(wàn)用表是一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的測(cè)量?jī)x器，數(shù)據(jù)結(jié)果只能人工讀取，在自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中，無(wú)法和其它測(cè)試設(shè)備連接，完成自動(dòng)校準(zhǔn)，自動(dòng)測(cè)試，并將測(cè)試數(shù)據(jù)上送，缺乏自動(dòng)化。后來(lái)發(fā)展出現(xiàn)了單片機(jī)作為多用途測(cè)試儀的控制器，但由于單片機(jī)內(nèi)部資源有限，所以還得額外增加外設(shè)，如AD/DA轉(zhuǎn)換器，且運(yùn)算能力和控制能力都稍弱，而這幾年最新發(fā)展起來(lái)的ARM技術(shù)，則CPU運(yùn)算速度快，F(xiàn)LASH存儲(chǔ)空間大，集成了 AD/DA等功能模塊，I/O端口資源豐富，控制靈活，因此采用基于ARM控制芯片的電壓、電流、電阻的多用途測(cè)試儀設(shè)計(jì)則可以達(dá)到功能更加完善、性能更加優(yōu)越、電路結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)潔，完全滿(mǎn)足既定的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是克服無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的不便，設(shè)計(jì)一種利用ARM控制器，利用真有效值轉(zhuǎn)換芯片，根據(jù)上位機(jī)的測(cè)試任務(wù)要求，自動(dòng)運(yùn)行，控制測(cè)量電路，量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換，對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行測(cè)量，并返回測(cè)試結(jié)果到上位機(jī)顯示。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新 型之目的的技術(shù)解決措施如下:—種基于ARM的便攜式多用途測(cè)試儀,包括機(jī)殼、面板，在機(jī)殼內(nèi)安裝有PC工控機(jī)1、ARM控制器2、信號(hào)調(diào)理電路3、真有效值轉(zhuǎn)換電路4 ；ARM控制器2包括CPU控制單元2.1、RS232接口單元2.2、測(cè)量數(shù)據(jù)分析處理單元2.3，信號(hào)調(diào)理電路3包括通道切換管理電路3.1、程控放大電路3.2、恒流源電路3.3 ;真有效值轉(zhuǎn)換電路4包括真有效值轉(zhuǎn)換單元
4.1和AD轉(zhuǎn)換單元4.2 ;信號(hào)調(diào)理電路3的通道切換管理電路3.1和恒流源電路3.3通過(guò)IO數(shù)據(jù)線(xiàn)與ARM控制器2上的CPU控制單元2.1連接，程控放大電路3.2通過(guò)3線(xiàn)SPI總線(xiàn)與ARM控制器2上的CPU控制單元2.1連接。所述基于ARM的便攜式多用途測(cè)試儀的ARM控制器2上的CPU控制單元2.1通過(guò)RS232接口單元2.2與PC工控機(jī)I連接。所述基于ARM的便攜式多用途測(cè)試儀的真有效值轉(zhuǎn)換電路4的AD轉(zhuǎn)換單元4.2與ARM控制器2上的CPU控制單元2.1通過(guò)3線(xiàn)SPI總線(xiàn)連接。所述基于ARM的便攜式多用途測(cè)試儀的ARM控制器2的主控芯片采用LPC2136ARM芯片。所述基于ARM的便攜式多用途測(cè)試儀的信號(hào)調(diào)理電路3采用MAX532芯片。[0010]所述基于ARM的便攜式多用途測(cè)試儀的真有效值轉(zhuǎn)換電路4的AD轉(zhuǎn)換單元4.2采用MAXl 167芯片。 本多用途測(cè)試儀的系統(tǒng)工作原理主要是CPU控制單元通過(guò)RS232接口接收在上位工控機(jī)設(shè)置的測(cè)量任務(wù)，解析成測(cè)量輸出執(zhí)行指令，控制量程自動(dòng)切換，調(diào)理成合適的輸入電壓信號(hào)，測(cè)量并發(fā)送結(jié)果到上位機(jī)顯示。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本測(cè)試儀的優(yōu)點(diǎn)及積極效果在于采用了 ARM芯片和真有效值轉(zhuǎn)換芯片，利用ARM有較強(qiáng)的運(yùn)算能力，能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的處理和傳輸，滿(mǎn)足了上位機(jī)與測(cè)試儀間的通信聯(lián)系；真有效值轉(zhuǎn)換芯片確保外部輸入信號(hào)非正弦也能同樣測(cè)試精確，在上位機(jī)上Windows界面下進(jìn)行測(cè)量，操作直觀(guān)、簡(jiǎn)單，攜帶方便，滿(mǎn)足野外實(shí)際的操作需要。

圖1是本新型所述的電路原理框圖示意圖；圖2是本新型所述ARM控制器與信號(hào)調(diào)理、真有效值轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)框圖示意圖；圖3是本新型所述ARM控制器電路圖；圖4是本新型所述/[目號(hào)調(diào)理電路圖；圖5是本新型所述真有效值轉(zhuǎn)換電路圖；圖6是本新型所述多用途測(cè)試儀的實(shí)施例面板示意具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1至圖6給出的實(shí)施例以及示意圖。一種基于ARM的便攜式多用途測(cè)試儀，包括機(jī)殼、面板，在 機(jī)殼內(nèi)安裝有PC工控機(jī)1、ARM控制器2、信號(hào)調(diào)理電路3、真有效值轉(zhuǎn)換電路4 ;ARM控制器2包括CPU控制單元2.1、RS232接口單元2.2、測(cè)量數(shù)據(jù)分析處理單元
2.3，信號(hào)調(diào)理電路3包括通道切換管理電路3.1、程控放大電路3.2、恒流源電路3.3 ;真有效值轉(zhuǎn)換電路4包括真有效值轉(zhuǎn)換單元4.1和AD轉(zhuǎn)換單元4.2 ;信號(hào)調(diào)理電路3的通道切換管理電路3.1和恒流源電路3.3通過(guò)IO數(shù)據(jù)線(xiàn)與ARM控制器2上的CPU控制單元2.1連接，程控放大電路3.2通過(guò)3線(xiàn)SPI總線(xiàn)與ARM控制器2上的CPU控制單元2.1連接。本實(shí)施例ARM控制器2上的CPU控制單元2.1通過(guò)RS232接口單元2.2與PC工控機(jī)I連接。真有效值轉(zhuǎn)換電路4的AD轉(zhuǎn)換單元4.2與ARM控制器2上的CPU控制單元2.1通過(guò)3線(xiàn)SPI總線(xiàn)連接。ARM控制器負(fù)責(zé)接收上位機(jī)的測(cè)試任務(wù)并解析成電路執(zhí)行指令進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)控制，并把最終的測(cè)量結(jié)果送到上位機(jī)上進(jìn)行顯示，是整個(gè)運(yùn)算控制的核心，ARM控制器2的主控芯片采用LPC2136 ARM芯片。信號(hào)調(diào)理電路3采用MAX532芯片，真有效值轉(zhuǎn)換電路4的AD轉(zhuǎn)換單元4.2采用MAXl 167芯片。工控機(jī)I即上位機(jī)把已設(shè)置的測(cè)量任務(wù)信息通過(guò)RS232接口發(fā)給ARM控制器上的主控芯片LPC2136 ARM，主控芯片LPC2136 ARM解釋成電路測(cè)量執(zhí)行指令，傳遞給通道切換管理電路3.1，程控放大電路3.2和AD轉(zhuǎn)換單元4.2，并將AD轉(zhuǎn)換單元的測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)串口通信協(xié)議RS232，發(fā)生到上位機(jī)上顯示，程控放大電路3.2和AD轉(zhuǎn)換單元4.2組成量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路，判斷AD值的大小，控制程控放大的倍率，利用二分查找法，縮短判斷回合，盡快選擇到恰當(dāng)?shù)臋n位。本新型的工作流程是:系統(tǒng)開(kāi)機(jī)后，首先初始化、進(jìn)程調(diào)度、上位機(jī)通信進(jìn)程、測(cè)量任務(wù)數(shù)據(jù)輸入進(jìn)程、異常處理進(jìn)程。在上位機(jī)上完成測(cè)量任務(wù)信息設(shè)定后，上位機(jī)自動(dòng)會(huì)通過(guò)RS232接口把信息內(nèi)容發(fā)送到ARM控制器上，ARM控制器收到后，切換到被測(cè)量通道，電壓和電阻同一通道，電流單獨(dú)一通道，通過(guò)檢測(cè)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，不斷調(diào)整放大倍數(shù)，只到信號(hào)幅度在測(cè)量范圍內(nèi)，將檔位信息和測(cè)量數(shù)據(jù)一并發(fā)到上位機(jī)上，由上位機(jī)進(jìn)行計(jì)算顯示。本新型為了保證測(cè)量精度，信號(hào)調(diào)理部分采用高精度、低溫漂、低偏置電流運(yùn)放，AD采用位數(shù)采用12bit，基準(zhǔn)源采用專(zhuān)用串行電壓基準(zhǔn)，另外消除通道誤差，通過(guò)軟件在測(cè)量之前對(duì)通道測(cè)定，測(cè)量結(jié)果扣除通道誤差值。本測(cè)試儀操作過(guò)程如下:1、單項(xiàng)測(cè)試模式:選擇測(cè)試項(xiàng)目，直流電壓、交流電壓、直流電流、交流電流、電阻，測(cè)試完成后，自動(dòng)顯示測(cè)量數(shù)據(jù)；2、自動(dòng)測(cè)試模式:根據(jù)測(cè)試任務(wù)的循序安排，自動(dòng)切換測(cè)試項(xiàng)目，等待測(cè)試完成，測(cè)試結(jié)果送入系統(tǒng)統(tǒng)一處理。所述的一種基于ARM的便攜式多用途測(cè)試儀技術(shù)指標(biāo)如下:1、顯示精度:四位半± I個(gè)字2、顯示速度:3次/秒3、直流電壓輸入范圍:±2V ±400V4、交流電壓輸入范圍:2V 250V (AC)5、直流電流·輸入范圍:±2mA ±2A6、交流電流輸入范圍:2mA 2A (AC)7、電阻輸入范圍:10 2M歐8、輸入阻抗:> IM 歐 /15pF9、測(cè)量精度:0.1%本新型測(cè)量模擬前端和數(shù)字處理部分采用完全隔離，保證外部測(cè)試AC220V時(shí)，不會(huì)影響整個(gè)設(shè)備，故電源采用12V轉(zhuǎn)正負(fù)5V的DC/DC轉(zhuǎn)換器(圖5，U24)，信號(hào)采用光耦進(jìn)行完全隔離。
權(quán)利要求1.一種基于ARM的便攜式多用途測(cè)試儀，其特征是:機(jī)體外部包括機(jī)殼、面板，其機(jī)體內(nèi)安裝有PC工控機(jī)(1)、ARM控制器(2)、信號(hào)調(diào)理電路(3)、真有效值轉(zhuǎn)換電路(4) ;ARM控制器(2)包括CPU控制單元(2.1)、RS232接口單元(2.2)、測(cè)量數(shù)據(jù)分析處理單元(2.3)，信號(hào)調(diào)理電路(3)包括通道切換管理電路(3.1)、程控放大電路(3.2)、恒流源電路(3.3)；真有效值轉(zhuǎn)換電路(4)包括真有效值轉(zhuǎn)換單元(4.1)和AD轉(zhuǎn)換單元(4.2);信號(hào)調(diào)理電路(3)的通道切換管理電路(3.1)和恒流源電路(3.3)通過(guò)IO數(shù)據(jù)線(xiàn)與ARM控制器(2)上的CPU控制單元(2.1)連接，程控放大電路(3.2)通過(guò)3線(xiàn)SPI總線(xiàn)與ARM控制器(2)上的CPU控制單元(2.1)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于ARM的便攜式多用途測(cè)試儀，其特征在于ARM控制器(2)上的CPU控制單元(2.1)通過(guò)RS232接口單元(2.2)與PC工控機(jī)(I)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于ARM的便攜式多用途測(cè)試儀，其特征在于ARM控制器(2)的主控芯片采用LPC2136 ARM芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于ARM的便攜式多用途測(cè)試儀，其特征在于信號(hào)調(diào)理電路(3)采用MAX532芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于ARM的便攜式多用途測(cè)試儀，其特征在于真有效值轉(zhuǎn)換電路(4)的AD轉(zhuǎn)換單元·(4.2)采用MAXl 167芯片。
專(zhuān)利摘要一種基于ARM的便攜式多用途測(cè)試儀，涉及電壓、電流、電阻測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。包括機(jī)殼、面板，在機(jī)殼內(nèi)安裝有PC工控機(jī)、ARM控制器、信號(hào)調(diào)理電路、真有效值轉(zhuǎn)換電路；ARM控制器包括CPU控制單元、RS232接口單元、測(cè)量數(shù)據(jù)分析處理單元，信號(hào)調(diào)理電路3包括通道切換管理電路、程控放大電路、恒流源電路；真有效值轉(zhuǎn)換電路包括真有效值轉(zhuǎn)換單元和AD轉(zhuǎn)換單元；信號(hào)調(diào)理電路的通道切換管理電路和恒流源電路通過(guò)IO數(shù)據(jù)線(xiàn)與ARM控制器上的CPU控制單元連接，程控放大電路通過(guò)3線(xiàn)SPI總線(xiàn)與ARM控制器上的CPU控制單元連接。ARM控制器上的CPU控制單元通過(guò)RS232接口單元與PC工控機(jī)連接。在上位機(jī)Windows界面下設(shè)定測(cè)量任務(wù)，本新型具有操作直觀(guān)、簡(jiǎn)單，攜帶方便的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R15/12GK203117253SQ20122059276
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者唐穎, 黃鳳江, 任際周, 李晶, 李大軍, 趙曉鳳, 陳熙 申請(qǐng)人:成都理工大學(xué)